题目内容

美国计划2015年再次登陆月球，继而在月球上建立基地，给人类登陆火星作准备。为了早日实现梦想，1992年美国进行了第一次利用实际的月球岩石——富含钛铁矿(FeTiO3，钛酸亚铁)的玄武岩来获得氧气的试验。研究发现：理论上，1 kg FeTiO3被H2还原后，最多可产出105 g O2。

上述研究引起了甲、乙两位学生的极大兴趣，查阅文献后，得知钛铁矿还能被C还原：

2FeTiO3+C2Fe+2TiO2+CO2。

他们分别设计了两套实验装置模拟测定钛铁矿中可提取氧的质量分数的实验。

        

                          图1                                                         图2

(1)学生甲设想用图1装置(A为电加热装置)从钛铁矿中提取氧，请写出最简便的实验步骤：____________(选填下列数字编号)。

①通入N2  ②停止通N2  ③通入H2  ④停止通H2  ⑤加热  ⑥停止加热  ⑦称取装置B的质量。

(2)学生乙设想用图2装置(A为电加热装置)从钛铁矿中提取氧，并且认为该方案的意义在于：反应产生的CO2可通过绿色植物的光合作用转化为营养物质，同时产生氧气(6O2+6H2O C6H12O6+6O2)。实验过程中，称得反应前装置A中钛铁矿的质量为a g，炭粉的质量为b g，反应后装置B中产生CaCO3的质量为c g，则钛铁矿中可提取氧的质量分数的表达式为____________。

(3)经专家评审后，认定两个方案都很有意义，但实验设计方面还存在不足之处，例如图2装置在加热时，还会产生CO，给实验带来误差。请提出对图2所示装置应采取的改进措施：__________。改进后，实验自始至终需持续向2装置A中通入N2的目的是_____________。

(4)科学家们选用H2而不用CO作还原剂的原因是：______________________________。

(1)⑦③⑤⑥④⑦

(2)×100%

(3)改用图1装置，并在B之后增加盛有CuO粉的燃烧管(称取质量差)及干燥管

首先将装置中的空气赶出，反应开始后可将CO2及时赶出使之被碱石灰吸收

(4)H2的氧化产物水经过电解产生氧气和氢气，使H2能够被循环利用

解析：(1)首先通H2将装置内的空气排出而后用H2与O2反应生成水，生成的水被碱石灰吸收测两次质量差就是H2O的质量，从而测出O2的质量。故顺序为⑦③⑤⑥④⑦。

(2)含氧的质量为×32 g·mol-1= g

故钛铁矿中可提取氧的质量分数为100%。

(4)科学家选用H2而不用CO是因为H2的氧化产物水经过电解后产生O2和H2，使得H2能够被循环利用。

练习册系列答案
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（14分）在一个装有可移动活塞的容器中模拟传统工业合成氨的反应：N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)，反应达到平衡后，测得NH3的物质的量为amol
（1）保持容器内的温度和压强不变，向平衡体系中又通入少量的H2，再次达到平衡后，测得NH3的物质的量为bmol，则 a       b（填入“＞”或“＜”或“＝”或“无法确定”，下同）。若向平衡体系中通入的是少量N2，则 a       b。
煤制油是一项新兴的、科技含量较高的煤化工技术，发展煤制油对我国而言具有重大意义。下列是煤通过间接液化技术制汽油和丙烯的主要工艺流程图。

已知甲醇制烃的反应原理为：

（2）为了提高原料利用率，上述工艺中应控制合成气中V(CO)：V(H2)=           。
（3）由二甲醚在催化剂作用下转化为丙烯的化学方程式为：                             。
（4）每生产1t甲醇约耗煤1.5t，每生产1 t汽油约需耗2.4t甲醇，2015年我国煤制油将达到1000万吨，则2015年当年需消耗原煤约                   万吨。
（5）采用MTG法生产的汽油中，均四甲苯（1,2,4,5-四甲基苯）质量分数约占4 %～7%，均四甲苯的结构简式为：                                         。
（6）采用DMTO技术，若获得乙烯和丙烯及丁烯3种烃，生成丁烯的选择性（转化丁烯的甲醇的物质的量与甲醇总物质的量之比）为20%，其余生成乙烯和丙烯，设丙烯的选择性为x，今有403.2L(标准状况)合成气，且完全转化为甲醇，甲醇转化为烯烃的总转化率亦为100%，请作出丙烯的物质的量随x变化的曲线。

（14分）在一个装有可移动活塞的容器中模拟传统工业合成氨的反应：N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)，反应达到平衡后，测得NH3的物质的量为amol

（1）保持容器内的温度和压强不变，向平衡体系中又通入少量的H2，再次达到平衡后，测得NH3的物质的量为bmol，则 a        b（填入“＞”或“＜”或“＝”或“无法确定”，下同）。若向平衡体系中通入的是少量N2，则 a        b。

煤制油是一项新兴的、科技含量较高的煤化工技术，发展煤制油对我国而言具有重大意义。下列是煤通过间接液化技术制汽油和丙烯的主要工艺流程图。

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（2）为了提高原料利用率，上述工艺中应控制合成气中V(CO)：V(H2)=              。

（3）由二甲醚在催化剂作用下转化为丙烯的化学方程式为：                            。

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美国计划2015年再次登陆月球，继而在月球上建立基地，给人类登陆火星作准备。为了早日实现梦想，1992年美国进行了第一次利用实际的月球岩石--玄武岩（FeTiO3，钛酸亚铁）来制造氧气的试验。已知FeTiO3被H2还原后，生成Fe、TiO2和水，被C还原后生成Fe、TiO2和
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（1）学生甲设想用图－1装置（A为电加热装置）从钛铁矿中提取氧。请写出FeTiO3在加热时被H2还原的化学方程式_________________________和最简便的实验步骤________（选填下列数字编号）。
①通入N2；②停止通N2；③通入H2；④停止通H2；⑤加热；⑥停止加热；⑦称取装置B的质量。
（2）学生乙设想用图－2装置（A为电加热装置）从钛铁矿中提取氧，并且认为该方案的意义在于：反应产生的CO2可通过绿色植物的光合作用转化为营养物质，同时产生氧气：
6CO2+6H2OC6H12O6（葡萄糖）+6O2。实验过程中，称得反应前装置A中钛铁矿的质量为ag，炭粉的质量为bg，反应后装置B中产生CaCO3的质量为cg，则钛铁矿中可提取氧的质量分数的表达式为________________。
（3）经专家评审后，认定两个方案都很有意义，但实验设计方面还存在不足之处，例如图－2装置在加热时，生成的CO2不可能全部被澄清石灰水吸收，同时钛铁矿和炭粉在加热时还会产生CO，给实验带来误差。
①请对学生乙的设想提出改进措施：改用图－1装置，并在U型管B之前增加盛有________ 的燃烧管，________________。
②改进后，实验自始至终需持续向装置A中通入N2的目的是________________。
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